CN1812850A - 用于生产一种包括被喷射的聚亚胺酯层的模制物品的方法 - Google Patents

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Abstract

为了通过喷射聚亚胺酯反应混合物来生产一种聚亚胺酯层，该混合物在压力作用下输送到喷嘴中，在喷嘴内，反应混合物由于通过一个或多个具有减小的横截面面积的通道而被加速，被加速的反应混合物以预定动能通过喷口喷出喷嘴，喷到表面上。通道的最小横截面面积总和为Smm2，S值小于1.0，反应混合物在所述通道中被加速，反应混合物以10×S至80×Sg/sec之间的流率喷出喷嘴，对于每克反应混合物，0.05至2.5mmol的压缩气体与反应混合物一起通过所述喷口喷出喷嘴，以增加从喷嘴喷出的反应混合物的动能。通过将压缩气体添加到反应混合物中，能获得相同或甚至更好的喷射方式，能以更小流率喷射反应混合物。

Description

用于生产一种包括被喷射的聚亚胺酯层的模制物品的方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产至少包括聚亚胺酯层的方法，在该方法中，聚亚胺酯反应混合物在压力作用下输送到喷嘴中，在喷嘴内反应混合物由于穿过一个或多个通道而被加速，所述通道中的反应混合物流获得最小的横截面面积，所述横截面面积是垂直于反应混合物流测量的，被加速的反应混合物以预定动能通过喷口从喷嘴喷出，喷到表面上以产生所述的聚亚胺酯层，并对反应混合物进行处理。
背景技术
这种方法公开在EP-B-0 303 305和EP-B-0 389 014中。在公知方法中，根据预定喷射方式通过采用无空气的两成分喷嘴来喷射光稳定性的聚亚胺酯反应混合物，这样就产生了一种弹性聚亚胺酯外壳层，显示其厚度大于0.3mm，厚度优选在0.5至2mm之间。反应混合物尤其以一种限定中空锥形的膜层形式从喷嘴中喷出。控制反应混合物的喷射使得这种膜层散落成中间容积直径((M.V.D.)至少为100um的小滴，该中间容积直径((M.V.D.)根据ASTM E 799-81而定，优选至少为500μm。模具表面可以是复杂模具的表面，例如其被设计用来生产一种仪表板的外壳并特别显示出窄腔和/或凹陷部，其中反应混合物喷射在该模具表面上。根据EP-B-0 303 305，喷射反应混合物以使上述最小平均尺寸的小滴形成在一定喷射距离上，这带来的优点是：能从不同的喷射距离喷射反应混合物，而在密度和其他物理特性如成形层的颜色方面没有大差异。当聚亚胺酯层必须被喷射在显示出窄腔的复杂模具上而使得喷射距离不能保持恒定时，这种优点当然特别重要。
公知方法的缺点尤其是所使用的喷嘴的缺点是：实际中，反应混合物的最小喷射流率具有下限。所述下限是由实际可行的喷嘴的最小尺寸和反应混合物的最小流率来决定的，所述最小流率是获得稳定喷射方式所要求的。喷嘴的最小尺寸尤其由反应混合物的流动通道的最小横截面面积来决定，例如，当晶体形成在高粘度的反应混合物中时，所述最小横截面面积是为了避免喷嘴堵塞而要求的。特别地，通道或多个通道的横截面尺寸是关键的，反应混合物在所述通道中被加速。这些通道限定了穿过喷嘴的流体路径的最小横截面面积。如EP-B-0303 305中的实例1显示出插入物上的尺寸为0.5×0.5mm的4个槽或4个通道的喷嘴能被用来以25g/sec的流率喷射混合物，所述插入物设置在喷嘴中以加速反应混合物并使反应混合物从喷嘴中喷出之前能在喷嘴的腔中形成所要求的涡旋运动。但是，如实例2所示，为了将反应混合物的流率减小到10g/sec，仅有两个槽或两个通道设置在插入物中，并且其尺寸减小为0.3×0.3mm。很明显：在这种窄槽中堵塞的危险将增加，仅使用两个槽对喷射方式的均匀性有负面影响。
为了将更薄的聚亚胺酯层和/或厚度更均匀的聚亚胺酯层特别喷射在复杂模具的窄模具腔中，应该以足够小的流率喷射反应混合物，其中反应混合物从小的喷射距离喷射在所述窄腔中。对于这种小流率，喷射方式仍应十分均匀和稳定。并且，在不减小多个通道或通道的尺寸的情况下还应获得小流率，其中反应混合物在该通道中被加速到一定程度以至于出现不可接收的堵塞现象。
发明内容
本发明所提供的解决这种问题的解决方法包括：在通道或多个通道中形成反应混合物流，反应混合物在所述通道中被加速，通道的总最小横截面面积为Smm2，S值小于1.0，优选小于0.9；反应混合物以10×S至80×Sg/sec之间的流率从喷嘴中喷出；每克反应混合物中，0.05至2.5mmol的压缩气体与反应混合物一起通过所述喷口从喷嘴喷出以增加从喷嘴喷出的反应混合物的动能。
由于通道或多个通道的相对小的横截面面积，反应混合物能以相对小的流率被喷射，其中反应混合物在所述通道中被加速。因为添加压缩气体能增加反应混合物的动能并且由于反应混合物的更小流率而能获得稳定的喷射方式，则在反应混合物从喷嘴喷出之前将气体添加到反应混合物中能进一步减小流率。与现有的空气雾化喷嘴或空气辅助雾化喷嘴相比较，根据本发明仅添加相对少量的压缩气体，从而反应混合物小滴没有获得太大动能，因此，喷射在在模具表面上的反应混合物层受到从喷嘴喷出的气体和反应混合物的流动的干扰，或者至少干扰不太大。由于反应混合物以比最小流率高的流率被喷射，则这种少量气体可能通过通道或多个通道而在该通道中被加速。
与上述欧洲专利中公开的方法的主要不同在于：没有仅喷射反应混合物，而是反应混合物与压缩气体一起通过喷口从喷嘴中喷出。本发明人已经发现：当减小通过喷嘴的反应混合物的流率时，通过将气体添加到反应混合物中来补偿更少量的反应混合物，这样就保持了相同的稳定喷射方式。相同的喷射方式意味着：小滴尺寸基本相同，具有基本相等动能的小滴被喷射。为了能获得具有一定特性特别是颜色、密度和/或机械特性的聚亚胺酯，上述这两种性质是重要的，所述特性基本上与喷射距离无关。根据本发明，必须的是：每单位时间内及通道或多个通道的单位表面积上的被喷射的反应混合物的量、及输送到喷嘴中的压缩气体量在预定范围内。的确，在单位表面积和单位时间内喷射的反应混合物量更大时，在没有将通道或多个通道的尺寸减小到使它们堵塞或它们不能实际制造的程度的情况下，不能获得期望的低流率。另一方面，当喷射更少量的反应混合物时，需求更多气体来形成稳定的喷射方式，而使反应混合物获得更大动能和/或雾化成太小的小滴。在生产一种可见的聚亚胺酯外壳层期间，从不同喷射距离喷射时，这种高动能和这种小滴的小尺寸将导致颜色和密度发生改变。甚至在将作为修整层的所谓第一模内涂层涂覆到模具表面上时，当反应混合物必须从短的喷射距离喷射时会出现一些问题。的确，由于高的动能，喷射在模具表面上的反应混合物将由于正被喷射在模具表面上的反应混合物的力的作用而被吹到侧旁，从而不能获得均匀的厚度。特别在使用平的喷射方式而没有使用三维喷射方式时，模内涂层甚至由于反应混合物的冲击而受到损害。
在US-A-3 923 253中已经公开了通过空气雾化来喷射聚亚胺酯层。与本发明相反，聚亚胺酯材料在通道中尤其在圆柱形叶轮周围的环形空间中被加速，所述通道具有相对大的横截面面积使得相对大量的气体喷入喷嘴中以加速离开叶轮周围的环形腔的反应混合物，从而当反应混合物离开喷嘴时能被雾化。类似的方法公开在US-A-4 649162中，其使用具有直径为1.5mm的喷口的喷嘴。在这篇美国专利给出的例子中，通过每分钟喷入350l的空气，即通过喷入比依照本发明更多的空气，使得聚亚胺酯材料以420g/min的流率通过喷嘴被雾化。但是，喷嘴与表面保持足够的距离来对表面进行涂覆，尤其在0.3至0.8m的距离处被涂覆。
在依照本发明方法的优选实施例中，喷嘴中的反应混合物流分布在至少两个通道中，优选是在至少三个通道中，更优选是在至少四个通道中，反应混合物在所述通道中被加速。
该实施例的优点是：能获得更一致或更均匀的喷射方式。
在依照本发明的方法的另一优选实施例中，在反应混合物通过所述一个或多个通道被加速之前，优选在反应混合物的反应成分已经在设置于喷嘴上游的混合器中混合之后，将所述压缩气体添加到反应混合物中。
这个实施例的优点是：压缩气体和反应混合物在所述通道或多个通道中被加速到类似速度，从而能以最佳方式使用压缩气体来增加反应混合物的动能。这意味着：需要更少量的气体来获得稳定的喷射方式，从而反应混合物以更小的动能被喷射到模具表面上。
在依照本发明的方法的优选实施例中，通过控制反应混合物的流率和/或所述气体量来以如此方式控制从喷嘴喷出的反应混合物的预定动能量，从而反应混合物以具有中间容积直径的小滴形式或以膜层形式从喷嘴喷出，其中所述直径根据ASTM E 799-81决定，大于50μm，所述膜层在距离喷嘴一定距离处散落成小滴。
已经发现：在以这种方式喷射反应混合物时，由于改变喷射距离所引起的被喷射的聚亚胺酯层的颜色、密度和/或机械特性变化能相当大地减小或甚至被避免。当反应混合物以膜层形式喷出喷嘴时，喷嘴甚至可与模具表面保持一定距离，该距离小于喷射方式的膜层部分的高度，即，反应混合物甚至可以以膜层形式到达模具表面上。
在依照本发明方法的另一个实施例中，通过控制反应混合物的流率和/或所述气体量来以如此方式控制从喷嘴喷出的反应混合物的预定动能量，从而反应混合物以具有中间容积直径的小滴形式或以膜层形式从喷嘴喷出，其中所述直径根据ASTM E 799-81决定，其小于500μm，优选小于200μm，最优选好小于100μm，所述膜层在距离喷嘴一定距离处散落成小滴。
由于小滴尺寸不仅由反应混合物的流率决定，而且由添加到反应混合物中的气体流率决定，所以在依照本发明的方法中能更好地控制小滴尺寸。通过使用更小和被更好控制的小滴尺寸，封闭在聚亚胺酯层中的空气气泡的尺寸能减小，机械特性提高，从而能减小聚亚胺酯层的厚度而没有形成“微弱”点或甚至没有使所述层穿孔。聚亚胺酯层的厚度例如能减小到0.6mm或甚至更小，特别是小于0.5mm。生产薄的聚亚胺酯层不仅将节省材料，而且将增加任意泡沫层的效果，所述泡沫层对着聚亚胺酯层的背面涂覆以使其具有所谓的“软接触”。以更小和更好控制的小滴形式喷射反应混合物的另一优点是：小滴每次通过喷嘴则能喷射十分薄的聚亚胺酯层，从而喷嘴能经过在不止一个位置而不产生局部加厚，换句话说，喷嘴移动的自由度增加，从而对喷射机器人进行的编程将更容易。
在依照本发明方法的有益实施例中，所述气体在每时间单元内保持基本恒定的摩尔数从供送所述气体的气体源添加到反应混合物中。
这样，例如当通过喷嘴的反应混合物的流动由于流动通道中的阻碍受到干扰时，能避免液体反应混合物流入气体管道中，这是因为这种阻碍将迅速增加气体压力。
附图说明
通过下面对依照本发明的方法的一些特殊实施例进行的描述，本发明的其他优点和特性将是显而易见的。仅通过示例给出这些描述，这些描述并不是用来限制本发明的范围的，本发明的范围由附属的权利要求书来限定。说明书中使用的附图标记参见附图，附图如下：
图1是显示了依照本发明将聚亚胺酯反应混合物喷射到模具表面上的原理的示意图；
图2和3是包括在图1中的喷射装置的不同实施例的示意图；
图4示意性地显示了反应混合物的优选喷射方式的侧面立视图，尤其是喷出喷嘴的反应混合物的中空锥形的侧面立视图；
图5示意性地显示了图1中所示的喷射装置的混合头的横截面视图；
图6显示了使用在依照本发明的方法中的喷嘴的顶视平面图；
图7是沿图6中的IV-IV剖开的横截面视图；
图8至10是类似于图7的视图，但显示了图7中所示的喷嘴的不同实施例；
图11至13分别是图7至9中所示的喷嘴的中心顶部的顶视平面图、侧面立视图和底视图；和
图14至16分别是图10中所示的喷嘴的中心顶部的顶视平面图、侧面立视图和底视图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于生产一种至少包括聚亚胺酯层的模制物品的方法。通过喷射一种用于生产聚亚胺酯的成分的反应混合物来获得这种聚亚胺酯层，所述反应混合物在此称之为聚亚胺酯反应混合物。尽管能使用两种以上的成分流来获得这种混合物，但是这种混合物通常是通过混合两种成分即异氰酸盐成分和多元醇成分来获得的。被喷射的聚亚胺酯反应混合物优选不包括溶剂，或仅包括少量的溶剂，特别地溶剂重量比小于10％，重量比尤其小于5％，从而反应混合物在被喷射时具有相对高的粘度。
被喷射的聚亚胺酯层可以是泡沫层。通过将物理和/或化学发泡试剂添加到反应混合物中来获得这种泡沫层。但是，依照本发明的方法最好用于喷射平均密度高于300g/l的聚亚胺酯层，聚亚胺酯层的平均密度优选高于400g/l，最好高于600g/l。聚亚胺酯层可以是刚性聚亚胺酯层，但优选是柔性的弹性聚亚胺酯层，特别是一种所谓的聚亚胺酯外壳，这种外壳的平均厚度优选在0.1至3mm范围内，平均厚度优选为0.3至2mm。实际上，特别地为了生产一种用于车辆的内部装饰部件如仪表板、门板、悬臂架等，在这种外壳层背后涂覆刚性底层且在刚性底层和外壳层之间优选布置中间泡沫层。如EP-B-0 642411中所公开的，通过喷射聚亚胺酯反应混合物能生产刚性底层和中间泡沫层。尽管这也能依照本发明来实现，但是仍将对柔性聚亚胺酯外壳的喷射进行进一步描述。
用于喷射这种聚亚胺酯外壳的反应混合物公开在例如EP-B-0 379246中。正好在喷射反应混合物之前通过混合异氰酸盐成分和多元醇成分来构成这些反应混合物。异氰酸盐成分是脂肪族异氰酸盐以获得光稳定性的聚亚胺酯外壳。但是，实际上也能喷射非光稳定性的聚亚胺酯外壳。在用于这种外壳的反应混合物中，使用更易起反应的芬芳族聚亚胺酯。因为它们是非光稳定性的，在已经生产了外壳之后可将漆层涂覆到这种外壳上，或通过涂覆漆层作为模内涂层，用于外壳的反应混合物然后喷射到该模内涂层上。
喷射聚亚胺酯反应混合物的基本原理显示在图1中。
在第一步骤中，两种成分即多元醇成分和异氰酸盐成分通过泵2A和2B从搅拌罐1A和1B中取出一定剂量，在第二步骤中，将这两种成分在带有喷嘴5的可动喷枪4中混合之前将它们在热交换器3A和3B中加热到期望的温度。根据预定的喷射方式将反应混合物从喷嘴喷射到模具表面6上。在已经处理了反应混合物之后，成形的聚亚胺酯层9能随意地在已经将一个或多个附加层涂覆到被喷射的聚亚胺酯层的背面上之后从模具表面6上除掉。如上所述，聚亚胺酯层不一定必须喷射到模具表面上，也能对着待生产的模制物品的其他层喷射。
从喷嘴5喷出粘性反应混合物时，获得一种喷射方式，其通常包括膜层7，在一定距离d例如0.5至20cm之后，该膜层7散落成小滴8。反应混合物的喷射，尤其是离开喷嘴的反应混合物的动能优选以这样的方式来控制：即反应混合物以小滴8的形式直接从喷嘴喷出，根据ASTM E 799-81确定的小滴的中间容积直径大于50μm，或者反应混合物以膜层7的形式从喷嘴中喷出，所述膜层7在距离喷嘴5一定距离处散落成这种小滴8。优选地，以如此方式进一步控制反应混合物的喷射以至于小滴8的中间容积直径小于500μm，优选小于200μm，最好小于100μm。当喷射在窄腔中时，喷射距离D可能小于距离d，从而反应混合物以膜层7的形式到达模具表面6上，其中膜层在所述距离d之后膜层散落成小滴。
可以以平扇形或圆锥形或椭圆锥形形状喷射反应混合物，圆锥或椭圆锥形优选是中空的。中空锥形喷射方式已经在图4中显示了，由于这种方式使被喷射的反应混合物的动能更迅速下降，从而，当反应混合物从同一喷射距离到达模具表面上时，反应混合物将具有更小的动能，使得能喷射更均匀的聚亚胺酯层9，因而这种方式是优选的。
依照本发明的方法的基本特征是：通过将压缩气体添加到反应混合物中，则从喷嘴喷出的反应混合物的动能增加，从而反应混合物和压缩气体一起从喷嘴5喷出。添加气体带来的优点是：反应混合物穿过喷嘴的流率减小，而仍使反应混合物具有所要求的动能使得它们离开喷嘴时形成期望的喷射方式。
在图1中，含有压缩气体的气体瓶10通过管道系统11连接到喷枪4上，尤其是连接到喷枪4的混合头14上。管道系统11可设有阀13，阀13能切断气流并能随意减小气体压力。优选地，在管道系统中设置流动控制装置，流动控制装置能保证进入喷嘴的气体的恒定流率。这样，当一些反应混合物在喷嘴的气体通道中流动时，能够形成压力来再次将反应混合物从这些通道吹出并保持恒定的气体流率。
尽管能使用其他气体如空气或氧气或混合气体，但是压缩气体优选是氮气。压缩气体可以液体状态储存在气体瓶中并被传送到喷嘴中。优选地，进入喷嘴的气体转变成气态。优选在10至80巴之间的压强下将该气体输送到喷嘴中，更优选是在15至50巴之间的压强下。
在图1中所示的喷枪的实施例中，两成分流一起被引入喷枪4的混合头14中，并在杆形静止混合器15中被进一步混合，然后通过喷嘴5喷射。
在依照本发明方法的第一实施例中，压缩气体能添加到喷枪4的混合头14中的反应混合物中，即，在这种情况下压缩气体在反应混合物之前混合在静止混合器中。一种能将压缩气体作为第三成分添加到反应混合物中的混合头14的例子显示在图5中。该混合头首先具有用于连接静止混合器15的连接器54。其另外包括混合腔50，混合腔50设有用于多元醇成分的入口51和用于异氰酸盐成分的入口52。两入口51，52能通过球阀关闭。为了能添加压缩气体，混合腔设有用于压缩气体的另一入口53。该入口车有螺纹，使得适配器能旋入其中以连接气体管道系统11。压缩气体也能喷入多元醇流或异氰酸盐流中，而不是将气体喷入混合腔中，从而气体能被认为是添加的成分流。
尽管在混合器15中对反应混合物进行实际混合之前可将压缩气体喷入反应混合物中，但是本发明人已经发现：这种前期的气体混合能减小被喷射的聚亚胺酯层的密度。当希望密度更大时，优选将压缩气体喷射在反应混合物流中或混合器中(如图2中示意性所示)，但是更优选的是在反应混合物已经离开混合器15之后即在喷嘴5中将气体喷射在反应混合物流中(如图3示意性所示)。
图6显示了喷嘴的第一实施例，所述喷嘴被设置成将压缩气体喷入穿过喷嘴的反应混合物流中。这种喷嘴5包括具有管状端部17的壳体16，该管状端部17设有内螺纹18，喷嘴5通过内螺纹18能旋到静止混合器15的末端上。壳体16另外设有形成输送通道的纵向孔19和具有开口端的横向孔20，输送通道末端较大。横向孔20的内表面车有螺纹以使喷件21能旋入该孔20中。喷件21是中空构件，其底部开口以使中心件22能插入其中，其具有与中心件22的顶部配合的封闭顶端，以使喷件旋入壳体16的孔20中时中心件22能固定在其中。在喷嘴中，排出腔24形成在中心件22的顶部和喷件21的内表面23之间。该腔包括锥形部分和圆柱形通道25，通道25延伸入喷件的顶部以形成喷口26，反应混合物通过喷口26从喷嘴喷出。圆锥部分和圆柱形通道25的尺寸及喷件21的内表面23的形状和斜度能根据期望的喷射方式来调节。
中心件22被设置成将通过纵向孔19输送的反应混合物以一定角度喷入排出腔24中，从而当反应混合物穿过排出腔时和从喷嘴喷出时进行涡旋运动。如图11至13所示，中心件22例如包括圆柱形部分27和装配入中空喷件21的截头圆锥体部分28，截头圆锥体部分28尤其紧靠着喷件21的圆锥内表面23装配。四个槽29形成在截头圆锥体的上表面上。每一槽29通过圆柱形孔30连接到输送通道19上以使反应混合物流分布在四个孔30和槽29中，所述圆柱形孔30向心地中止在中心件的底侧上。输送通道19的横截面面积大于多个槽29的总横截面面积，从而，通过使反应混合物流经槽29来使反应混合物获得更高的速度，或换句话说使反应混合物加速。从而槽29形成了通道29，反应混合物通过该通道29被加速。
使用在依照本发明的方法中的喷嘴包括至少一个通道29，但是优选是至少两个通道，更优选是三个通道，最好是四个通道，反应混合物在从喷嘴喷出之前通过该通道29被加速。更多通道29可获得更均匀的喷射方式，但是，通道29设置得越多，这些通道的最大横截面将必须越小。当通道的横截面面积不恒定时，优选地，每一通道29的横截面面积或最小横截面面积小于0.6mm2，更优选是小于0.4mm2。每一通道29的最小横截面面积，即，在通道的横截面最小处所测的最小通道横截面面积，例如大致为0.085mm2，但是优选大于0.04mm2。不同通道的总最小横截面面积，即，不同通道的最小横截面面积总和应优选大于0.10mm2，更优选大于0.20mm2，从而设置更多通道来获得更稳定的喷射方式。在所示的实施例中，反应混合物在通道29的整个横截面上流动，从而这些通道的最小横截面面积等于这些通道中的反应混合物流的最小横截面面积。
在依照本发明的方法中，通道或多个通道29中的反应混合物流的总最小横截面面积(＝Smm2)应该小于1.0mm2，优选小于0.9mm2，更优选小于0.7mm2。这样，即使通过喷嘴的反应混合物的流率相对小，但是反应混合物通过穿过这些通道29而获得相当大的动能。从喷嘴喷出的反应混合物的流率优选在1至25g/sec范围内，更优选在1至13g/sec范围内，最好在2至10g/sec的范围内。依照本发明，反应混合物以10×S至80×Sg/sec之间的流率从喷嘴喷出。该流率优选小于60×Sg/sec，更优选小于50×Sg/sec，最好小于40×Sg/sec。并且，流率优选高于14×Sg/sec。所述构思使得插入小或窄模具腔中的喷嘴小型化。
以如此方式设计图6至10中所示的喷嘴构思使得形成在通道网络中的材料堵塞危险减小到最小。
在图7中所示的喷嘴中，已经通过通道29的反应混合物的动能进一步增加，以获得期望的喷射方式。这是通过将来自瓶10压缩气体通过喷件21的至少一个孔31喷入排出腔24中来实现的，从而压缩气体和反应混合物一起通过喷射口26从喷嘴喷出。孔31以一定角度定向使得通过槽29喷射的反应混合物在排出腔24中以一定角度进行涡旋运动，或换句话说反应混合物的动能增加。压缩气体在孔31的高度处通过孔12输送到设置在喷件21上的环形腔32中，孔12中止在圆柱形螺纹外腔42中，适配器能旋入腔42中用于将气体管道系统11连接到喷嘴5上。
依照本发明，使用相对少量的压缩气体来增加反应混合物的动能，优选是每克反应混合物中的气体只有0.05至2.5毫摩尔(mmoles)。对于氮气来说，这些量对应于每克反应混合物中的N2大约为1.4至70毫克(mg)。这种少量气体带来的优点是：通过喷口离开喷嘴的气体的动能基本上对到达喷射表面上的总动能没有贡献。优选地，对于每克反应混合物压缩气体至少以0.075mmol的量输送到喷嘴中，优选为每克反应混合物中的压缩气体量至少为0.15mmol，输送到喷嘴的压缩气体的量优选为小于1.5mmol/每克反应混合物，更优选是小于1.1mmol/每克反应混合物，最好是小于0.75mmol/每克反应混合物。
为了使用这些量的压缩气体来有效增加反应混合物的动能，优选地，在反应混合物由通道或多个通道29加速之前将压缩气体添加到反应混合物中。如上所述，压缩气体优选输送到喷嘴中，即，优选在混合步骤结束之后将压缩气体添加到反应混合物中。
图8显示了图7中所示的喷嘴5的第一替换实施例，其中反应混合物在通道或槽29中被加速之前将压缩气体添加到反应混合物中。在该实施例中，孔33设置在喷嘴的壳体16中，孔33中止在输送通道19上。管道系统11通过螺纹外腔42连接到这个孔33中，以使压缩气体直接喷入反应混合物流中。为了将气体更好地混合在反应混合物中，能提供更多但更小的孔33，这些孔都中止在在输送通道19上的另一位置处。
在图9中，通过两个圆柱形适配器即一个用于反应混合物的适配器34和一个用于压缩气体的适配器35来更好地混合压缩气体。两适配器34和35具有轴向孔36和37并在壳体的圆柱腔中相互叠置，并位于中心件22之下，从而孔36、37形成通道，其中止在中心件22的孔30上。两适配器另外具有外围环形槽38和39，其通过孔40、41连接到轴向孔36和37上。平的密封件优选设置在不同适配器和中心件之下和它们之间，但是，所述密封件没有显示在图9中(不同元件之间的平密封件也没有显示在图7和8中)。
在图9的实施例中，压缩气体没有通过管道系统11输送到喷嘴中，但是管道系统11连接到混合头上。混合头中含有中止在共轴通道60中的气体通道，共轴通道60设置在静止混合器周围。这种静止混合器容纳在内管61中，内管61密封到喷嘴5的连接部分62上。共轴通道60由密封到喷嘴的连接部分64上的外管63限定。连接部分64具有平侧边65以形成腔，腔一方面与共轴气体通道60流体相通，另一方面通过孔66连接到最低端适配器35的环形槽39中。适配器35中的孔41以一定角度定向以使压缩气体在轴向孔37中涡旋运动。涡旋气体然后从孔37流到孔36中，反应混合物通过孔40从输送通道19和环形槽38喷入孔36中，孔40以类似于孔41的角度定向，以使反应混合物在与压缩气体相同的方向上涡旋运动。由于这样形成的湍流，压缩气体和反应混合物在被输送到槽29之前能被更好地混合。
在图10中，压缩气体和反应混合物仅通过一个适配器即仅通过用于压缩气体的适配器35被良好混合。在该实施例中，压缩气体也通过共轴通道60输送，共轴通道60形成在静止混合器的内管61和外管63周围。用于外管63的连接部分64也具有形成腔的平侧边65，用于压缩气体的孔66中止在该腔中。用于反应混合物的输送通道19连接到适配器35的轴向孔37的底部上，以使反应混合物流通过这个轴向孔37。在适配器35中，压缩气体通过四个孔41喷入反应混合物流中。已经发现：在该实施例中反应混合物的涡旋运动不是必须的，通过将压缩气体喷入径向孔41中能获得最佳的混合。
使用在图10的实施例中的喷件21和中心件22的形状与使用在前面实施例中的喷件和中心件的形状稍微不同。如图14至16所示，中心件22也包括圆柱形部分27和装配入中空喷件21中的截头圆锥形部分28。但是不同在于：中心件22配合平顶表面，即喷件21的平内顶表面23，中心件的顶面设有圆柱形凹陷部分67，设置在中心件的平顶表面上的槽29中止在凹陷部分67中。反应混合物从而在基本平行于喷口26的表面的方向上导入这些槽29中。槽的深度朝凹陷部分67逐渐减小，从而槽的横截面在槽29的下游端具有最小值，即在槽中止在凹陷部分67的端部处具有最小值。中心件22的凹陷部分和喷件21上的小锥形腔及通向喷口26的圆柱形通道25一起形成排出腔24。
在上述实施例中，通道由中心件22上的分离槽29形成，其中反应混合物通过该通道而加速，反应混合物没有沿中心件的圆柱形横侧流动。但是在其他喷嘴构思中，反应混合物可在一个窄环形通道或腔中被加速，所述腔形成在圆柱形腔的内壁和圆柱形中心件之间，其中圆柱形中心件插入在圆柱形腔中并具有比圆柱形腔(例如参见US-A-3923253的叶轮周围的环形腔，但是该环形腔的横截面面积大于1mm2)的内径稍微小的直径。当圆柱形中心件直径例如为5mm时，至少当反应混合物在轴向上穿过中心件时，圆柱形腔的内径例如应该小于约5.6mm。但是，反应混合物也可能被侧向喷入环形通道中，以使反应混合物在圆柱形中心件周围进行涡旋运动，从而反应混合物离开环形通道时也进行涡旋运动。在这种情况下，因为仅仅该通道中的反应混合物流的横截面面积必须被测量且所述测量是垂直于反应混合物流进行的，则中心件和腔的内壁之间的间隙可更大。并且，环形腔也能朝排出腔成圆锥变窄，从而必须考虑环形腔出口处的最小横截面。
依照本发明的方法的优点是：因为不仅能通过调节反应混合物的流率来控制这种喷射方式，还能通过调节压缩气体的流率来控制这种喷射方式，因此能更好地控制喷射方式。这样，被喷射的反应混合物的小滴尺寸可减小，尤其小于100um，而对喷射层的均衡性没有负面影响。并且，被编程用来喷射聚亚胺酯层的机器人也被编程用来根据喷射距离来改变反应混合物的流率。
通过上面对本发明的一些特殊实施例进行的描述，在不脱离本发明的范围的情况下，很显然各种改变能运用到本发明中，其中本发明的范围限定在附属的权利要求书中。
特别地，能进一步将压缩气体输送到喷嘴中，尤其在被喷射的反应混合物周围产生“气幕”，以另外控制喷射方式的形状。这能通过以例如EP-B-0 303 305的图20中所示的方式将压缩气体吹出喷嘴的小出孔来实现。以这种方式从喷嘴吹出的气体量并不包括在添加到反应混合物中的气体量中，这是因为其对被喷射的反应混合物的动能没有影响或仅有小的影响。
实例
通过喷嘴在模具表面上喷射0.7mm厚度的柔性的弹性聚亚胺酯层，在所述喷嘴中，压缩氮气能以如图10所示的相同方式喷入聚亚胺酯反应混合物中。反应混合物的输送通道19的直径大致为1mm，而在四个槽29的下游端所测的最小横截面总和大致为0.35mm2。
当以大约8g/sec的流率喷射反应混合物且以约4gN2/min的流率喷射氮气时，能获得稳定的喷射方式，被喷射的聚亚胺酯层的密度大约为950g/l。
当使用现有的不能输送气体的类似喷嘴时，能获得同样稳定的喷射方式，但是反应混合物的流率大致为14g/sec。这说明了：添加有限量的压缩气体能基本减小反应混合物的流率并将喷射小滴更好地分布在表面上而产生最优外壳特性。

Claims (22)

1、一种用于生产至少包括聚亚胺酯层的物品的方法，在该方法中，聚亚胺酯反应混合物在压力作用下输送到喷嘴中，在喷嘴内，反应混合物由于通过一个或多个通道而被加速，所述通道中的反应混合物流具有垂直于反应混合物流测量的最小横截面面积，加速反应混合物以预定动能通过喷口喷出喷嘴，喷到表面上以产生所述的聚亚胺酯层，并对反应混合物进行处理，其特征在于：反应混合物流在所述一个或多个通道中得到的的最小总横截面面积为Smm2，S值小于1.0，优选小于0.9，反应混合物以10×S至80×Sg/sec之间的流率喷出喷嘴，对于每克反应混合物，0.05至2.5mmol的压缩气体与反应混合物一起通过所述喷口从喷嘴喷出以增加从喷嘴喷出的反应混合物的动能。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应混合物以小于60×Sg/sec的流率喷出喷嘴，流率优选小于40×Sg/sec，更优选小于30×Sg/see。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述反应混合物以大于14×Sg/sec的流率从喷嘴喷出。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：所述的反应混合物以1至25g/sec之间的流率从喷嘴喷出，优选以1至13g/sec之间的流率，更优选以2至10g/sec之间的流率。
5、根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：所述一个或多个通道中的反应混合物流的总横截面面积小于0.60mm2，优选小于0.40mm2，所述一个或多个腔中的反应混合物流的总横截面面积优选大于0.10mm2，更优选大于0.20mm2。
6、根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于：所述压缩气体以至少0.075mmol/每克反应混合物的量输送到喷嘴中，优选是至少0.15mmol/每克反应混合物，输送到喷嘴中的压缩气体的量优选小于1.5mmol/每克反应混合物，更优选小于1.1mmol/每克反应混合物，最好小于0.75mmol/每克反应混合物。
7、根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于：所述气体在每时间单元内以基本恒定的摩尔数从输送所述气体的气体源被输送。
8、根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于：喷嘴中的反应混合物流分布在至少两个通道中，优选至少三个通道，更好是至少四个通道，反应混合物在所述通道中被加速。
9、根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于：通过所述一个或多个通道被加速的反应混合物以一定角度喷入喷嘴的排出腔以使反应混合物在排出腔中进行涡旋运动，该排出腔形成所述喷口，从而，当反应混合物通过喷口从喷嘴中喷出时，反应混合物进行涡旋运动。
10、根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于：在反应混合物通过所述一个或多个通道被加速之后，但在反应混合物喷出喷口之前，将所述压缩气体添加到反应混合物中。
11、根据权利要求9和10所述的方法，其特征在于：压缩气体尤其以另外的角度喷入所述排出腔中，以加强反应混合物在所述腔中的涡旋运动。
12、根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于：在反应混合物通过所述一个或多个通道加速之前将所述压缩气体添加到反应混合物中。
13、根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于：在将混合物输送到喷嘴之前，通过将至少两种聚亚胺酯反应成分在混合器中混合来准备所述聚亚胺酯反应混合物，所述压缩气体在反应成分已经离开混合器之后添加到反应混合物中。
14、根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于：在将混合物输送到喷嘴之前，通过将至少两种聚亚胺酯反应混合物成分在混合器中混合来准备所述聚亚胺酯反应混合物，在反应成分离开混合器之前，特别是在将反应混合物引入混合器之前，将所述压缩气体添加到反应混合物中。
15、根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于：通过控制反应混合物的流率和/或所述气体量来以如此方式控制从喷嘴喷出的反应混合物的预定动能量，从而反应混合物以具有中间容积直径的小滴形式或以膜层形式从喷嘴喷出，其中所述直径根据ASTM E799-81决定，大于50μm，所述膜层在距离喷嘴一定距离处散落成小滴。
16、根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于：通过控制反应混合物的流率和/或所述气体量来以如此方式控制从喷嘴喷出的反应混合物的预定动能量，从而反应混合物以具有中间容积直径的小滴形式或以膜层形式从喷嘴喷出，其中所述直径根据ASTM E799-81决定，其小于500μm，优选小于200μm，最好小于100μm，所述膜层在距离喷嘴一定距离处散落成小滴。
17、根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于：喷射所述反应混合物以产生平均密度大于300g/l的聚亚胺酯层，所述平均密度优选大于400g/l，最好大于600g/l，聚亚胺酯层优选是柔性的弹性聚亚胺酯层。
18、根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于：当喷射距离改变或已经改变了时，聚亚胺酯反应混合物的流率和/或添加到反应混合物中的气体量变化。
19、根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其特征在于：以层的形式喷射聚亚胺酯反应混合物，所述层的平均厚度在0.1至2mm之间。
20、根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其特征在于：反应混合物以圆锥形或椭圆锥形或平扇形喷出喷嘴，优选以中空圆锥形或椭圆中空锥形喷射反应混合物。
21、根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其特征在于：所述气体以气态添加到反应混合物中，该气体尤其在10至80巴之间的压强下被添加，优选在15至50巴的压强下。
22、根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其特征在于：所述气体是氮气。
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